磁學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢-文庫吧
2025-03-03 19:46 本頁面
【正文】 究結(jié)果表明 :非磁性半導(dǎo)體中各種自旋具有相當長的相干時間長度 ， 且可受光 、 電控制 ,利用自旋的量子相干過程可能實現(xiàn)固態(tài)量子計算和量子通訊 ， 引領(lǐng)新一代信息技術(shù) 和其他學(xué)科的交叉融合 新磁學(xué)研究的特點與發(fā)展趨勢 ? 和表面 /界面物理的交叉 。 由于表面 、 界面的對稱破缺 、 獨特的層間耦合以及增強的量子漲落效應(yīng) ， 自旋相關(guān)問題例如自旋 軌道耦合 、 自旋相干性在這里得到更突出的體現(xiàn) 。 一個典型的例子是對二維電子氣系統(tǒng) （ 例如石墨稀 ）自旋流的產(chǎn)生與輸運規(guī)律研究以及通過 Rashba 效應(yīng)對二維電子自旋輸運行為的調(diào)控 。 另外一個例子是低維磁性問題的研究 。 當維度降低到可以與特征關(guān)聯(lián)長度相比時的特殊磁性 、 特殊界面問題 、 交換偏置問題 。 ? 與關(guān)聯(lián)電子問題的交叉 。 關(guān)聯(lián)量子現(xiàn)象的一個共同特征 ， 是存在電荷 、 自旋 、 軌道 、 晶格等多種自由度或超導(dǎo)有序 、 磁性有序 、 電荷有序 、 軌道有序等多種有序相的共存和競爭 。 關(guān)聯(lián)量子材料發(fā)現(xiàn)的各種新穎的量子現(xiàn)象正是來源于這些自由度或有序相的相互作用 。 在不同的材料或不同的外界環(huán)境中 ，不同自由度扮演的角色和重要性是不同的 ， 這導(dǎo)致了關(guān)聯(lián)量子材料豐富的量子相態(tài) 。 探索體系在不同相之間的電子結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律 ， 研究關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)中各種自由度隨參數(shù)改變而導(dǎo)致的電子結(jié)構(gòu)的改變 ， 對于探索相關(guān)量子效應(yīng)的起源 ， 研究更有效的量子調(diào)控機理尤為重要 。 龐磁電阻效應(yīng) 多鐵性現(xiàn)象 奇異表面 /界面關(guān)聯(lián)效應(yīng) 磁學(xué)研究的特點與發(fā)展趨勢 ? 傳統(tǒng)磁學(xué)關(guān)注磁矩之間的相互作用導(dǎo)致的集體激發(fā)行為 ， 注重 宏觀統(tǒng)計 行為的研究 。 統(tǒng)計平均往往抹平了 自旋的量子特性 。 與此不同 ， 現(xiàn)代磁學(xué)更關(guān)心 自旋的運動學(xué)與動力學(xué)行為 ， 自旋個體的輸運規(guī)律 、 自旋弛豫行為以及 自旋相干性 的演變等 ， 更加關(guān)注自旋的量子特性 。 磁學(xué)研究的特點與發(fā)展趨勢 ? 自旋電子學(xué)利用自旋自由度作為信息傳輸?shù)妮d體 ,其關(guān)鍵是要達到對固態(tài)系統(tǒng)中自旋自由度的有效操控 。 通過自旋 軌道耦合 、 自旋 電荷耦合及 自旋轉(zhuǎn)移力矩效應(yīng) ， 利用 電場 、 光場結(jié)合磁場實現(xiàn)自旋態(tài)的調(diào)控 ， 而傳統(tǒng)磁學(xué)則主要利用磁場 。 一個典型的例子是 自旋霍爾效應(yīng)的研究 。 對非磁性半導(dǎo)體施加外電場 ,自旋 軌道耦合會導(dǎo)致在與電場垂直的方向上產(chǎn)生自旋流 ,同時在樣品的兩個邊界處形成取向相反的自旋積累 ， 利用這一物理效應(yīng)可能實現(xiàn)自旋累積 ， 產(chǎn)生自旋流 。 另外一個例子是自旋極化電流對固態(tài)磁矩的調(diào)控 。 當自旋極化電流通過納米尺寸的鐵磁薄膜時 ,與多層膜磁矩的散射會導(dǎo)致自旋角動量由傳導(dǎo)電子到薄膜磁矩的轉(zhuǎn)移 ,引起薄膜磁矩的不平衡 ,發(fā)生轉(zhuǎn)動 、 進動甚至磁化方向翻轉(zhuǎn) 。 橢圓偏振光對電子的選擇性激發(fā)也是產(chǎn)生自旋極化電流一種方式 。 電子具有兩個重要屬性： 電荷與自旋 。 很多重要的物理發(fā)現(xiàn)例如導(dǎo)電性 、 超導(dǎo)電性 、 巡游磁性 、 巨磁電阻效應(yīng)及微電子器件的各種功能都和電荷輸運過程密切相關(guān) 。 ? 自旋相關(guān)輸運問題包括 自旋流的 產(chǎn)生 、 調(diào)控 、 輸運規(guī)律 、 自旋相干性 、自旋動力學(xué)行為以及 相應(yīng)的 檢測方法技術(shù) 的研究 。 ? 稀磁半導(dǎo)體 （ 包括氧化物稀磁半導(dǎo)體與常規(guī)稀磁半導(dǎo)體 ） 的研究 ， 主要目的之一就是為了獲得高自旋注入效率 ? 利用自旋 — 軌道耦合特性 ，
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